基于规则驱动的城市地下管网智能化设计探讨

　　摘要：城市地下管网智能化设计有利于提高地下管网设计的合理性，同时可以缩短设计周期，节约建设成本。文章将对规则驱动下的城市地下管网智能化设计方法进行研究，首先介绍规则驱动设计的主要内容，进而研究其具体实现方法，包括综合布线数据库设计、启发式规则设计、智能化系统设计等。

　　关键词：规则驱动；城市地下管网；智能化设计

　　前言：

　　城市地下管网的设计规划是一项规范性工作，需要根据《城市工程管线综合规划规范》、《管线测绘技术规范》等国家标准要求，确保地下管网布置的合理性。在实际设计活动中，还需要结合城市街区已有管线设施的布置情况，对其进行协调设计，确保能够符合相关规范要求。采用基于规则驱动的智能化设计方法，可有效解决城市地下管网设计问题。

　　一、规则驱动设计的主要内容

　　（一）规则解析

　　规则是基于已有经验、认识、理论基础的规范性定义，是从事某项活动需要遵守的基本要求。对于城市地下管网设计和建设活动而言，主要应遵循国家相关规范中的规则，同时考虑管网施工的安全、环保、经济效益，对管网设计加以约束，尽可能提高管网建设的综合效益。比如在《城市工程管线综合规划规范》中规定给水管和电力管线的最小水平间距应为0.5m，没有规定其上限，但是需要考虑实际工程的空间限制要求，对其进行合理设定。在规则驱动设计过程中，首先要对各种语义环境下的规则作出正确解析。比如在道路宽度语义下，不同宽度就是不同语义环境。对于已存在的管线，需要在不同道路宽度下根据相关规范要求，对其进行形式化描述，为新管线的设计提供依据[1]。

　　（二）规则类型

　　对城市地下管网设计的规则进行解析具体可从以下几个方面着手：（1）空间规则解析，此类规则主要反映管线实体对象间的空间拓扑关系，在道路断面有限的前提下，通过合理布置各类管线，减少空间冲突。具体约束条件包括管线间的最小距离、管线与已有建构筑物之间的最小距离、最小覆土深度等。其中空间水平方向的约束条件可以用Dijmin≤Dij±d≤Dmax表示，垂直方向的约束条件可以用Hmin≤H表示。其中，Dijmin表示管线间最小距离，Dij表示规则设定距离，d为调整参数，Dmax为道路中线与红线距离，Hmin为最小覆土深度，H为埋深。可根据具体的语义环境确定调整参数d，如果在该语义环境下不满足管线设计规范要求，则对d进行重新取值，比如d=0.5d，直到符合要求位置。（2）分布规则，主要规定管线分布位置和数量，一般要求管线与道路中心线平行，数量则由具体工程确定。（3）属性规则，主要定义不同语义环境下的管线属性规则，比如管线类型、管材、管径等[2]。

　　二、规则驱动设计下的城市地下管网智能化设计方法

　　（一）综合布线数据库的设计方法

　　综合布线数据库的设计需要将规则库、系统数据库结合起来，由规则库作为城市地下管线空间数据规则的解析依据，由系统数据库储存经过处理的道路信息数据。可以在规则库中对地下管线空间数据规则进行结构化表达，以XML文件格式存储。在规则库中需要定义6级XML标签，具体包括管线属性标签（PA）、管线类型标签（PT）、管线方位标签（PD）、道路宽度标签（RW）、道路类型标签（RT）和规则文件标签（RF）。在定义好各类XML标签后，可以利用XML文件表达不同语义环境的空间数据规则，获取管线空间位置、属性等特生信息。具体是在获取既定语义条件下，利用PD标签和PT表现确定管线种类、位置信息，在对应位置生成管线，并利用PA标签对其进行属性赋值。已有管线也以XML文件形式表达，在设计过程中以已有管线XML文件为基础，如果出现冲突，需要在保留原有规则基础上，采用启发式调整方法，设定新规则，进行属性变更，保证管线设计的灵活性。

　　（二）启发式规则的设计方法

　　传统人工设计方法的人工干预影响较大，容易降低管网设计的规范性。在智能化设计方法下，可采用启发式规则算法，基于规则文件，对城市地下管网设计进行反复调整，确保其能够达到规则要求。启发式设计过程就是一个机器认识、设计、再认识、再设计的过程，首先获取管线设计规范及已有施工经验，储存到规则库中，转化为一系列规则文件。然后导入基础数据，采用启发式算法建立规则模型，与规则库中的规则数据进行对比，如果不符合规则要求，则再次调用启发式算法，重新构建规则模型，带入基础数据进行计算，然后再与规则数据进行比对。再次情况下，可通过基础数据和规则数据的相互促进、相互逼近，得到理想化的设计方案，减少施工冲突的问题。

　　三、结束语

　　综上所述，规则驱动下的城市地下管网智能化设计可以通过规则库、基础数据库和智能化系统的设计实现，自动按照相关标准要求，完成地下管网设计工作。在此情况下，能够有效提升城市地下管网智能化设计效率及质量，从而为城市地下管网建设施工提供可靠依据。

　　参考文献

　　[1]谢亚坤,杨骏,冯德俊.规则驱动的城市地下管网智能化设计[J].地理信息世界,2018,25(06):73-78.

　　[2]贾振涛.GIS技术在地下城市管网测绘中的应用[J].科技与创新,2016(08):156-157.

　　作者何波

《基于规则驱动的城市地下管网智能化设计探讨》

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